РОТОРНАЯ МАШИНА Российский патент 2004 года по МПК F01C1/00 

Изобретение относится к машиностроению, в частности к объемным роторным машинам, и может быть использовано в компрессорах, насосах и двигателях внутреннего сгорания.

Известна роторная машина, содержащая цилиндрический корпус, внутри которого установлены две лопасти с валами и роликами, делящие полость корпуса на четыре замкнутых объема, и эксцентрично их оси вращения - механизм синхронизации в виде вала с монолитной крестовиной. Крепление валов с роликами, контактирующих с крестовиной, осуществляется установкой последних на двух опорах в разборных лопастях, состоящих из набора профилированных вставок, накладок и дисков, содержащих отверстия и сегментные вырезы [1].

Наиболее близкой по технической сущности к заявляемому устройству является выбранная в качестве прототипа роторная машина, содержащая, цилиндрический корпус, внутри которого установлены две лопасти с валами и роликами, делящие полость корпуса на четыре замкнутых объема, и эксцентрично их оси вращения - механизм синхронизации в виде вала с монолитной крестовиной. Крепление валов с роликами, контактирующих с крестовиной, осуществляется установкой последних на двух опорах в разборных лопастях, состоящих из набора профилированных вставок, накладок и дисков, содержащих отверстия и сегментные вырезы. В лопасти через сквозные отверстия вставлены подпружиненные валы с роликами на концах, в средней части которых имеется диск, выполненный монолитно с ними, цилиндрическая поверхность которого спрофилирована в виде шестигранника [2].

Недостатком известных роторных машин является соосное соединение лопастей, когда одна лопасть вставляется в другую, что приводит к уменьшению диаметра вала механизма связи и снижению прочности вала, передающего крутящий момент.

Задачей изобретения является увеличение прочности вала механизма синхронизации, что достигается изменением конструкции лопастей, крестообразного механизма связи и удлиненных валов с шестигранным диском.

Технический результат достигается тем, что в роторной машине, содержащей полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены две лопасти с роликами и валами, делящие полость корпуса на четыре замкнутых объема, и эксцентрично их оси вращения механизм связи в виде вала с монолитной крестовиной, при этом каждая лопасть состоит из пары сегментных накладок, двух спрофилированных дисков с полой цилиндрической внутренней частью, один из них имеет со стороны внешних два внутренних сегментных выступа, в которых выполнены продолговатые отверстия, расположенные аналогично как в другом диске, через которые проходят пара валов со смещенным шестигранным диском в сторону полой цилиндрической части спрофилированного диска лопасти и входят в контакт с радиальными направляющими одной из двух параллельно расположенных и монолитно выполненных с валом крестовин, причем крепления валов с роликами, контактирующих с направляющими крестовины механизма связи, осуществляется установкой последних в продолговатых отверстиях в лопастях.

Анализ прототипа показывает, что заявляемая роторная машина отличается конструкцией лопастей, парной крестовиной на валу механизма связи и удлиненными валами со смещенным шестигранным диском.

На фиг.1, фиг.2 представлены продольный и поперечный разрезы роторной машины. На фиг.3, 4 изображены элементы разборной лопасти и парная крестовина, монолитно выполненная с валом.

Роторная машина содержит полый цилиндрический корпус 1, в котором расположены две лопасти 3, 4 с роликами 16 и удлиненными валами 10, установленные на подшипниках 5 в торцевых крышках 2. Внутренняя цилиндрическая поверхность корпуса 1, торцевые крышки 2 и лопасти 3, 4 делят полость корпуса 1 на четыре замкнутых объема 18 (фиг.2). Удлиненные валы 10 с роликами 16 контактируют с направляющими крестовин 25, 26. На свободных концах удлиненных валов 10 установлены ролики 16, которые прижимаются пружинами 14 к цилиндрической поверхности 13 торцевых крышек 2. Вал 9 установлен в подшипниковых опорах 7 крышек 6 и зафиксирован крышками 15. Механизм связи выполнен в виде вала 9 с монолитной крестовиной, установленной эксцентрично относительно оси вращения лопастей 3, 4. Крепление удлиненных валов 10 с роликами 16 осуществлено установкой валов 10 в продолговатых отверстиях 17.

Каждая лопасть состоит из пары сегментных накладок 24, двух спрофилированных дисков 20, 21 с полой цилиндрической внутренней частью. Диск 21 имеет два внутренних сегментных выступа 22 со стороны внешних и продолговатые отверстия, расположенные симметрично в радиальном направлении аналогично диску 20, через которые проходят пара удлиненных валов 10 со смещенными шестигранными дисками 11. Шестигранные диски 11 располагаются в полой цилиндрической части спрофилированного диска 20 лопасти и входят в контакт с радиальными направляющими с одной из двух параллельно распложенных и монолитно выполненных с валом 9 крестовин 25, 26. Удлиненные валы 10 проходят через сегментные вырезы 23 в дисках 20 и подпружинено устанавливаются в продолговатые отверстия 17. Пружины 14 установлены симметрично в диаметрально противоположных направлениях в спрофилированных дисках 20, 21 лопастей 3, 4. С обеих сторон от шестигранных дисков 11, на удлиненных валах 10, имеются лыски 12, поверхности которых контактируют с плоской поверхностью продолговатых отверстий 17.

При работе машины в режиме двигателя внутреннего сгорания в ней может быть предусмотрена свеча зажигания 19.

Движение механизма связи происходит по траектории, приблизительно совпадающей с укороченной эпициклоидой.

Для придания движения по нужной траектории удлиненные валы 10 с шестигранным диском 11, лысками 12 и роликами 16 установлены в продолговатых отверстиях 17, плоская поверхность которых ориентирована параллельно оси симметрии профилированных дисков лопастей 3, 4, что дает возможность колебания в радиальном направлении удлиненных валов 10, обеспечивая тем самым постоянный параллельный контакт шестигранной поверхности диска 11 с направляющей крестовин 25, 26, которые в свою очередь постоянно в радиальном направлении отжимают на периферию удлиненные валы 10. Ограничение перемещения в радиальном направлении происходит через ролики 16, движение которых происходит по нужной траектории, в торцевых крышках 2 по профилированной цилиндрической поверхности 13, обеспечивая контакт шестигранного диска 11 с направляющими крестовин 25, 26, тем самым, сближая или разводя лопасти 3, 4. При вращении, когда происходит разрыв контакта шестигранного диска 11 с направляющими крестовины 25, 26 и нарушается постоянный отжим удлиненных валов 10 к периферии от центра вращения на малых оборотах, предусмотрены пружины 14, которые обеспечивают постоянное подпружинивание удлиненного вала 10 и соблюдение нужной траектории во всех режимах вращения.

Таким образом, установка разборных лопастей, двух параллельных крестовин, монолитно выполненных с валом механизма связи и удлиненных валов со смещенным шестигранным диском в сторону полой цилиндрической части спрофилированного диска лопастей, позволяет увеличить диаметр вала механизма связи и повысить его прочность при передаче крутящих моментов.

Источники информации

1. Патент 2117766, кл. F 01 С 1/063, БИ 23, 1998.

2. Патент 2162523, кл. F 01 С 1/00, БИ 3, 2001.

Изобретение может быть использовано в компрессорах, насосах и двигателях внутреннего сгорания. Роторная машина содержит полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены две лопасти с роликами и валами, делящие полость корпуса на четыре замкнутых объема, и эксцентрично их оси вращения механизм связи в виде вала с монолитной крестовиной. Каждая лопасть состоит из пары сегментных накладок, двух спрофилированных дисков с полой цилиндрической внутренней частью, один из них имеет со стороны внешних два внутренних сегментных выступа, в которых выполнены продолговатые отверстия, расположенные аналогично как в другом диске, через которые проходит пара валов со смещенным шестигранным диском в сторону полой цилиндрической части спрофилированного диска лопасти и входит в контакт с радиальными направляющими одной из двух параллельно расположенных и монолитно выполненных с валом крестовин. Крепление валов с роликами, контактирующих с направляющими крестовины механизма связи, осуществляется установкой последних в продолговатых отверстиях в лопастях. Увеличивается прочность вала механизма синхронизации. 4 ил.

Роторная машина, содержащая полый цилиндрический корпус с торцевыми крышками, внутри которого установлены две лопасти с роликами и валами, делящие полость корпуса на четыре замкнутых объема, и эксцентрично их оси вращения механизм связи в виде вала с монолитной крестовиной, при этом каждая лопасть состоит из пары сегментных накладок, двух спрофилированных дисков с полой цилиндрической внутренней частью, один из них имеет со стороны внешних два внутренних сегментных выступа, в которых выполнены продолговатые отверстия, расположенные аналогично как в другом диске, через которые проходит пара валов со смещенным шестигранным диском в сторону полой цилиндрической части спрофилированного диска лопасти и входит в контакт с радиальными направляющими одной из двух параллельно расположенных и монолитно выполненных с валом крестовин, причем крепление валов с роликами, контактирующих с направляющими крестовины механизма связи, осуществляется установкой последних в продолговатых отверстиях в лопастях.